焊接基礎知識培訓課件及練習題一、焊接技術概述（一）焊接的定義與本質(zhì)焊接是通過加熱、加壓或兩者并用（結合填充材料或不填充），使工件達到原子間結合的永久性連接工藝。其核心是利用能量使母材與填充材料（若有）熔化或塑性變形，形成冶金結合，區(qū)別于鉚接、螺栓連接等機械連接方式。（二）焊接的作用與應用領域作用：實現(xiàn)金屬構件高效連接（減輕結構重量、提升強度與密封性、降低成本）；修復磨損、裂紋等缺陷，延長工件壽命。應用領域：工業(yè)制造：橋梁、壓力容器、船舶、汽車車身（電阻點焊）、航空航天構件（鈦合金焊接）。能源領域：核電設備、油氣管道、風力發(fā)電機塔架。維修領域：機床導軌修復、模具修補、建筑鋼結構加固。二、焊接方法分類（一）熔焊（熔化焊）原理：通過熱源使母材與填充材料（焊條、焊絲等）熔化，形成熔池，冷卻后形成焊縫。電弧焊：利用電弧熱熔化母材與填充材料，常見類型：手工電弧焊（SMAW）：設備簡單、靈活，適用于短焊縫、野外作業(yè)（如建筑鋼結構焊接）。氣體保護電弧焊（GMAW/MIG）：惰性氣體（Ar）或活性氣體（CO?）保護熔池，無熔渣，焊縫質(zhì)量高（如汽車、鋁合金焊接）。鎢極氬弧焊（GTAW/TIG）：鎢極不熔化，電弧穩(wěn)定，熱輸入易控制（如薄板、有色金屬焊接）。氣焊：以氣體（乙炔-氧、丙烷-氧）燃燒為熱源，設備便攜（如薄件、有色金屬及鑄鐵焊接，但熱影響區(qū)大、效率低）。電渣焊：利用熔渣的電阻熱熔化母材與電極，用于厚件（如壓力容器封頭、重型機械構件）焊接。（二）壓焊（壓力焊）原理：對工件施加壓力（結合或不結合加熱），使接觸部位塑性變形，形成原子間結合（多數(shù)無填充材料）。電阻焊：電流通過工件產(chǎn)生的電阻熱加熱，加壓形成接頭（如點焊-汽車車身、縫焊-密封容器、凸焊-螺母與板材連接）。摩擦焊：工件間摩擦生熱，塑性化后加壓焊接（如軸類零件、異種金屬焊接）。超聲波焊接：超聲波振動能量使工件表面摩擦生熱（如塑料與金屬、金屬薄片連接）。（三）釬焊原理：加熱至釬料熔化溫度（低于母材熔點），釬料潤濕母材表面，通過冶金結合連接，分硬釬焊與軟釬焊。硬釬焊：釬料熔點＞450℃（如銅鋅釬料），接頭強度高（＞200MPa），用于刀具、管道焊接（需配釬劑去除氧化膜）。軟釬焊：釬料熔點＜450℃（如錫鉛、錫銀銅釬料），接頭強度低（30-70MPa），用于電子元件焊接（釬劑常用松香、焊錫膏）。三、焊接材料（一）焊條（手工電弧焊用）組成：焊芯（提供焊縫成分、電流通路）+藥皮（穩(wěn)弧、造渣、脫氧、合金化）。分類：用途：結構鋼焊條（E4303）、不銹鋼焊條（E308-16）、鑄鐵焊條（Z208）。藥皮：酸性（J422，工藝性好、飛濺小）、堿性（J507，抗裂性強，用于重要結構）。（二）焊絲實心焊絲：氣體保護焊、埋弧焊用（如ER50-6-CO?焊、ER304-不銹鋼MIG焊）。藥芯焊絲：內(nèi)部含焊劑，兼具焊條與焊絲優(yōu)點（如E71T-1-自保護藥芯焊絲，野外作業(yè)無需保護氣）。（三）焊劑（埋弧焊、電渣焊用）作用：保護熔池、脫氧脫硫、向焊縫滲合金。分類：熔煉焊劑（HJ431，成分均勻）、燒結焊劑（SJ101，可調(diào)整成分）。（四）釬料與釬劑釬料：硬釬料（銅基、銀基）、軟釬料（錫基、鉛基），需與母材潤濕良好。釬劑：去除母材氧化膜、降低釬料表面張力（硬釬劑-硼砂、硼酸；軟釬劑-松香、焊錫膏）。四、焊接設備（一）電弧焊設備焊接電源：交流弧焊機（BX系列）：結構簡單、成本低（適用于酸性焊條，電弧穩(wěn)定性稍差）。直流弧焊機（ZX系列）：電弧穩(wěn)定（可焊堿性焊條、有色金屬，分整流式與發(fā)電機式）。焊槍/焊鉗：手工焊鉗（夾持焊條）、MIG焊槍（送絲+導氣）、TIG焊槍（裝鎢極+導氣）。（二）氣焊設備氣源裝置：氧氣瓶（高壓，禁油）、乙炔瓶（溶解乙炔，禁暴曬）、減壓器（調(diào)節(jié)壓力）。焊炬：混合氣體并噴出火焰（分射吸式-低壓乙炔用、等壓式-高壓乙炔用）。（三）壓焊設備電阻焊機：點焊機電控箱（調(diào)節(jié)電流、時間）、加壓機構（氣動/液壓）、電極（銅合金，需水冷）。摩擦焊機：主軸驅(qū)動系統(tǒng)（提供旋轉速度）、加壓系統(tǒng)（軸向壓力）、夾具（裝夾工件）。五、焊接工藝基礎（一）焊接接頭與坡口接頭形式：對接（強度高，重要結構）、角接（垂直構件連接）、T形接（梁與柱）、搭接（次要結構）。坡口形式：I形（薄板）、V形（中厚板，單面焊）、X形（雙面焊，變形?。形（厚板，減少焊接量）。坡口角度、間隙需滿足工藝要求（如V形坡口角度60°-70°，間隙2-3mm）。（二）焊接位置平焊（PA）：焊縫水平，操作最易，熔池穩(wěn)定。立焊（PB）：焊縫垂直，需控制熔池下淌（小電流、短?。M焊（PC）：焊縫水平橫向，熔池受重力影響易偏下（調(diào)整焊條角度）。仰焊（PD）：焊縫在上方，操作最難（小電流、多層多道焊）。（三）焊接參數(shù)選擇焊接電流：決定熔深與熔寬（過大→燒穿、飛濺大；過小→未熔合、焊縫窄）。手工焊時，焊條直徑φ3.2mm對應電流90-130A，φ4.0mm對應160-210A。電弧電壓：與弧長相關（手工焊弧長≈焊條直徑，電壓20-30V；氣體保護焊電壓隨電流增大而升高）。焊接速度：影響生產(chǎn)率與焊縫質(zhì)量（過快→未熔合、氣孔；過慢→燒穿、變形大）。（四）焊接變形與控制變形原因：焊接熱輸入不均，導致構件收縮不一致（角變形、彎曲變形、波浪變形）?？刂品椒ǎ汗に嚧胧簩ΨQ焊接（X形坡口雙面焊）、剛性固定（點焊定位、夾具約束）、反變形法（焊前預彎）。焊接順序：從中間向兩端、從剛度大處向小處焊接。焊后處理：火焰矯正（加熱變形部位收縮）、機械矯正（壓力機、校直機）。六、焊接質(zhì)量控制（一）焊接缺陷類型及成因氣孔：熔池氣體未逸出（母材/焊條受潮、保護氣體不純、焊接速度過快）。裂紋：焊縫或熱影響區(qū)開裂（熱裂紋-高溫下S、P雜質(zhì)；冷裂紋-室溫附近氫脆、應力集中）。夾渣：焊縫殘留熔渣（坡口清理不凈、焊條藥皮未除凈、焊接參數(shù)不當）。未熔合/未焊透：母材與焊縫、焊縫層間未充分熔化（電流小、坡口間隙小、焊條角度不當）。（二）焊接質(zhì)量檢測方法目視檢測（VT）：檢查表面缺陷（氣孔、裂紋、咬邊），工具：放大鏡、焊縫量規(guī)。無損檢測（NDT）：射線檢測（RT）：檢測內(nèi)部缺陷（氣孔、夾渣、裂紋），適用于厚件、重要結構。超聲檢測（UT）：檢測內(nèi)部缺陷，靈敏度高（對缺陷類型判斷需經(jīng)驗）。磁粉檢測（MT）：檢測鐵磁性材料表面/近表面裂紋（需工件磁化）。滲透檢測（PT）：檢測表面開口缺陷（裂紋、氣孔），適用于非鐵磁性材料。（三）焊接質(zhì)量標準行業(yè)標準：GB/T____（焊縫符號）、GB150（壓力容器）、GB/T3323（焊縫射線檢測）。企業(yè)規(guī)范：根據(jù)產(chǎn)品要求制定（如汽車車身焊接需滿足焊點強度、外觀要求）。焊接基礎知識練習題一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列焊接方法中，屬于壓焊的是（）A.手工電弧焊B.摩擦焊C.氣焊D.釬焊2.堿性焊條（如J507）的特點是（）A.工藝性好，飛濺小B.抗裂性強，需直流反接C.適用于薄板焊接D.藥皮含較多有機物3.氣焊中，乙炔與氧氣的混合燃燒火焰類型不包括（）A.中性焰B.氧化焰C.碳化焰D.還原焰4.焊接接頭中，受力最均勻、強度最高的是（）A.對接接頭B.角接接頭C.T形接頭D.搭接接頭5.防止焊接冷裂紋的措施不包括（）A.焊前預熱B.選用低氫型焊條C.增大焊接電流D.焊后熱處理6.超聲波檢測（UT）的優(yōu)點是（）A.可檢測表面開口缺陷B.對缺陷類型判斷準確C.檢測厚度大，靈敏度高D.適用于所有材料7.下列焊接位置中，操作難度最大的是（）A.平焊B.立焊C.橫焊D.仰焊8.藥芯焊絲的特點是（）A.僅適用于手工電弧焊B.兼具焊條與實心焊絲優(yōu)點C.焊接時無需保護措施D.成本比實心焊絲高9.焊接變形的控制方法中，屬于工藝措施的是（）A.反變形法B.火焰矯正C.機械矯正D.時效處理10.軟釬焊的釬料熔點通常（）A.＞450℃B.＜450℃C.＞600℃D.＜200℃二、判斷題（每題2分，共20分）1.焊接是通過加熱使工件達到分子間結合的連接工藝。（）2.鎢極氬弧焊（TIG）的鎢極在焊接過程中會熔化。（）3.電阻點焊主要用于汽車車身等薄板構件的連接。（）4.酸性焊條焊接時，焊縫的抗裂性比堿性焊條好。（）5.焊接電流過大時，易產(chǎn)生燒穿、飛濺大等缺陷。（）6.磁粉檢測可用于檢測鋁及鋁合金的表面裂紋。（）7.焊接坡口的作用是保證母材充分熔化，防止未焊透。（）8.釬焊時，釬料與母材的結合方式是機械結合。（）9.焊接變形的根本原因是焊接過程中熱輸入不均導致的收縮不一致。（）10.埋弧焊的焊劑作用與焊條藥皮類似，可保護熔池、脫氧合金化。（）三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述熔焊、壓焊、釬焊的本質(zhì)區(qū)別，并各舉一例常見焊接方法。2.分析手工電弧焊中，焊接電流、電弧電壓、焊接速度對焊縫質(zhì)量的影響。3.某壓力容器焊縫出現(xiàn)內(nèi)部裂紋，應選用哪種無損檢測方法？說明選擇理由及該方法的檢測原理。四、案例分析題（30分）某鋼結構廠焊接Q345鋼構件時，采用手工電弧焊，焊條為J422（酸性），但焊縫出現(xiàn)大量氣孔。請分析可能的成因，并提出改進措施（至少3條）。練習題答案（供參考）一、選擇題1.B2.B3.D4.A5.C6.C7.D8.B9.A10.B二、判斷題1.×（原子間結合）2.×（鎢極不熔化）3.√4.×（堿性焊條抗裂性好）5.√6.×（磁粉檢測適用于鐵磁性材料）7.√8.×（冶金結合）9.√10.√三、簡答題（要點）1.本質(zhì)區(qū)別：熔焊：母材與填充材料熔化，原子間結合（如手工電弧焊）。壓焊：加壓（或加少量熱）使工件塑性變形，原子間結合（如摩擦焊）。釬焊：釬料熔化潤濕母材，冶金結合（如錫焊）。2.參數(shù)影響：電流：過大→燒穿、飛濺大；過小→未熔合、焊縫窄。電壓：過高→弧長太長，氣孔、咬邊；過低→弧長太短，粘條、焊縫窄。速度：過快→未熔合、氣孔；過慢→燒穿、變形大。3.檢測方法選擇：射線檢測（RT）或超聲檢測（UT）。理由：壓力容器焊縫內(nèi)部裂紋需檢測內(nèi)部缺陷，RT可直觀顯示缺陷形狀、位置；UT靈敏度高，可測厚件。原理（以RT為例）：利用X射線/γ射線穿透焊縫，缺陷處（如裂紋）對射線吸收與母材不同，在膠片上形成黑度差異的影像。四、案例分析題（要點）成因分析：1.焊條受潮：J422焊條吸潮后，焊接時水分分解產(chǎn)生氣體，形成氣孔。2.母材表面清理不凈：構件表面有油污、鐵銹、氧化皮，焊接時產(chǎn)生氣體。3.焊接參數(shù)不當：電流過小，熔池冷卻快，氣體未逸出；或焊接速度過快，熔池攪拌不足。4.環(huán)境濕度大：焊接現(xiàn)場潮濕，空氣濕度高，熔池易吸收水分。改進措施：1.焊條烘干：J422焊條使用前經(jīng)70-150℃烘干1-